豬皮膚軟組織海水浸泡爆炸傷創(chuàng)面動物模型的建立

梁獻(xiàn)平， 石 冰， 張 晨， 孫菁菁， 楊 芬， 馬永奇， 黎 立， 史迎昌

實驗研究

豬皮膚軟組織海水浸泡爆炸傷創(chuàng)面動物模型的建立

梁獻(xiàn)平， 石 冰， 張 晨， 孫菁菁， 楊 芬， 馬永奇， 黎 立， 史迎昌

目的建立豬皮膚軟組織海水浸泡爆炸傷創(chuàng)面動物模型。方法選取8頭(3頭在預(yù)實驗中死亡，5頭進(jìn)入實驗)小型豬作為實驗動物，在每頭豬的雙側(cè)肩胛部、臀部制造4個損傷程度相當(dāng)?shù)暮Ｋ荼▊麆?chuàng)面，創(chuàng)面累及全層皮膚至脂肪層，肌肉、骨骼無明顯損傷。結(jié)果當(dāng)雷管距皮膚0 cm時，創(chuàng)面較大，出血較多，伴鄰近肢體骨折和局部肌肉缺損，于海水浸泡后6 h死于全身多臟器損傷合并失血性休克；當(dāng)雷管距皮膚1.0 cm時，肩胛部創(chuàng)面在范圍、深度上均符合要求，但合并肺損傷，該豬于海水浸泡后32 h死于大面積肺梗死；當(dāng)雷管距皮膚1.5 cm時，肩胛部和臀部的創(chuàng)面在范圍、深度上均符合要求，創(chuàng)面可重復(fù)性好，但該豬于海水浸泡后10 h死于持續(xù)性低體溫。立即改變海水浸泡方式，將炸后實驗小型豬放置海水中改為海水持續(xù)浸泡爆炸創(chuàng)面1 h，模型可重復(fù)性好，動物存活好。結(jié)論雷管距豬皮膚為1.5 cm時，爆炸創(chuàng)面經(jīng)海水浸泡1 h，創(chuàng)面可重復(fù)性好，動物存活好，適合實驗研究。

海水浸泡； 失血性休克； 肺栓塞； 低體溫

現(xiàn)代戰(zhàn)爭主要以“非接觸”的導(dǎo)彈、炸彈投擲為主，“空襲”“轟炸”幾乎已經(jīng)成為每次戰(zhàn)爭或沖突的主體，使爆炸傷成為戰(zhàn)傷中最多的傷種，而海戰(zhàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中占有非常重要的地位，在海上作戰(zhàn)，傷口很難避免海水的浸泡，爆炸傷加上海水的浸泡使傷員傷亡率、傷殘率大大提高。目前，國內(nèi)外已經(jīng)建立很多種爆炸傷模型[1-4]、海水浸泡傷模型[5-7]、海水浸泡爆炸傷模型[7]等，模型可因致傷條件的改變而不同，如爆炸傷模型可因爆炸物、爆炸效應(yīng)[8]、致傷部位、距離等不同而不同；海水分人工海水和天然海水，天然海水可因地理位置、季節(jié)等不同使海水浸泡傷類型繁多。自2013年1月，我們設(shè)計了與人皮膚組織結(jié)構(gòu)及創(chuàng)傷愈合機(jī)制最為接近的豬皮膚軟組織海水浸泡爆炸傷模型實驗。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 選取8頭4～6個月齡健康清潔級實驗用小型白豬[中國1號，由北京市琉璃河科興實驗動物養(yǎng)殖中心提供，實驗動物合格證號：SCXK(京)2012-0005]，雌雄不限，體質(zhì)量23～25 kg，平均24 kg。實驗前適應(yīng)性馴養(yǎng)1周, 術(shù)前禁食水12 h，肌肉注射氯胺酮(0.05 mg/kg)和鹽酸賽拉嗪注射液(0.2 ml/kg)復(fù)合麻醉，麻醉前10～15 min給予肌肉注射阿托品(0.05 mg/kg)。

1.2 冬季渤海海水指標(biāo) 渤海灣近海域海水(打水至浸泡創(chuàng)面時間<12 h)，直接計數(shù)法細(xì)菌豐度平均值為9.02×108/L，生物變化量范圍平均值18.04 mg/m3，分離培養(yǎng)法計數(shù)細(xì)菌豐度平均6.56×105cfu/L，水體中的細(xì)菌主要類群：γ-變形菌(36.5%)、厚壁菌門(12.3%)、藍(lán)菌門(12%)等；平均水溫-1.0 ℃(實驗時放置室溫使水溫升至10 ℃時浸泡創(chuàng)面)；平均鹽度31.0；表層海水平均密度26.0；平均pH 8.0[9]。

1.3 致傷方法 小型豬麻醉后立即用肥皂水洗凈皮膚，于雙側(cè)肩胛部、臀部肌肉發(fā)達(dá)處充分備皮，將致傷架分別固定在肩胛部和臀部肌肉發(fā)達(dá)處，再將雷管(660929F48841-56)固定在致傷架上，主要通過改變雷管與豬皮膚之間的距離來制造爆炸傷。建模中根據(jù)需要調(diào)節(jié)不同的高度，每頭豬依次制造4個爆炸創(chuàng)面，用渤海近海域海水浸泡爆炸創(chuàng)面1 h，對各創(chuàng)面進(jìn)行清創(chuàng)，清創(chuàng)后各創(chuàng)面(面積、深度、污染度等方面)在損傷程度上大致相當(dāng)，可重復(fù)性好。本實驗分別選取0、1.0、1.5 cm，直到獲得理想創(chuàng)面，創(chuàng)面具有良好的可重復(fù)性，建立模型后動物存活良好。

1.4 創(chuàng)面面積與深度 主要參照劉文忠等[10]的透明膜稱重法，即建立海水浸泡爆炸傷模型后，對各創(chuàng)面進(jìn)行清創(chuàng)，將已知單位質(zhì)量的透明薄膜罩在創(chuàng)面上，在薄膜上描記創(chuàng)面輪廓，將輪廓內(nèi)薄膜稱重，換算出面積即為創(chuàng)面面積。創(chuàng)面深度為全層皮膚至脂肪層，肌肉和骨骼無明顯損傷。

2 結(jié)果

①當(dāng)雷管距皮膚零距離時，炸后即刻創(chuàng)面哆開，呈不規(guī)則星狀，出血較多，創(chuàng)面直徑長短不一，長度35.0～40.0 cm，部分創(chuàng)緣皮膚燒焦，污染嚴(yán)重，肌肉有深1.5～2.0 cm、面積2.5 cm×3.2 cm的缺損，部分骨質(zhì)外漏；創(chuàng)周寬8.0～10.0 cm，皮膚與皮下組織分離，創(chuàng)周紅暈寬約2.0 cm，紅暈內(nèi)殘留皮膚呈白色，彈性、收縮性極差；同側(cè)肢體骨折，此創(chuàng)面損傷較重(圖1)，不符合理想創(chuàng)面，該豬于海水浸泡6 h后死亡。尸體解剖后觀察重要臟器大體及病理結(jié)果，該豬死于全身多臟器損傷合并失血性休克。②距豬皮膚1.0 cm，致傷創(chuàng)面在肩胛部和臀部呈現(xiàn)出不同的結(jié)果，肩胛部創(chuàng)面在范圍、深度上均符合要求，但合并豬肺損傷；根據(jù)該豬死亡前癥狀體征及后續(xù)的尸體解剖所見該豬肺臟遠(yuǎn)端呈大范圍楔形壞死，臀部創(chuàng)面在范圍上雖符合要求，但可見部分肌纖維斷裂，該豬于海水浸泡32 h后死于大面積肺梗死(圖2，3)。③距豬皮膚1.5 cm，肩胛部和臀部的創(chuàng)面在范圍、深度上均符合要求，創(chuàng)面可重復(fù)性好，但建模后該豬體溫一直<32 ℃(肛溫)，于海水浸泡10 h后死亡，考慮該豬可能死于持續(xù)性低體溫?？偨Y(jié)以上教訓(xùn)，立即改變海水浸泡方式，將爆炸后實驗小型豬放置海水中持續(xù)浸泡爆炸創(chuàng)面1 h，模型可重復(fù)性佳，動物存活良好；爆炸后各創(chuàng)面損傷程度相當(dāng)(范圍、深度及污染程度等)，創(chuàng)面哆開，呈不規(guī)則星狀，表面滲血，出血量15～20 ml；創(chuàng)面直徑6.5～7.5 cm，表面燒焦，污染嚴(yán)重，創(chuàng)面周邊皮膚可見紅暈，寬1.5～2.5 cm，紅暈內(nèi)皮膚呈白色，彈性、收縮性較差(圖4)。所有創(chuàng)面置于海水浸泡1 h后，創(chuàng)周紅暈內(nèi)殘存皮膚及創(chuàng)面基底蒼白，堅韌無彈性，夾之不收縮(圖5)。清創(chuàng)后所有創(chuàng)面近似圓形，直徑7.0～8.0 cm(圖6)，按照透明膜質(zhì)量法測定創(chuàng)面面積在7.5 cm×8.0 cm～7.6 cm×8.4 cm，創(chuàng)面深度累及全層皮膚至部分脂肪層，僅有散在點(diǎn)狀損傷累及肌肉表面。

3 討論

研究證明，豬的皮膚及皮下組織不僅與人類非常相似，而且其創(chuàng)傷修復(fù)過程很多事件與人類非常接近[11]。因此，在建立動物創(chuàng)傷模型時，豬無疑是首選對象。本實驗近似模擬海上作戰(zhàn)場景，所選動物為與人的皮膚軟組織結(jié)構(gòu)相近的4～6個月齡的實驗用小型白豬[11]。豬相對屬于大型實驗動物，不僅對爆炸傷耐受能力較強(qiáng)，而且具有廣泛的皮膚軟組織可以滿足本實驗設(shè)計。Wightman和Gladish[12]報道，爆炸現(xiàn)場某點(diǎn)所受到的沖擊波或粉碎力與該點(diǎn)距爆破中心距離的3次方成反比，因此，本實驗所制的各個爆炸創(chuàng)面是否一致不僅與動物的致傷位置有關(guān)，而且與雷管和皮膚之間距及雷管所含TNT的量有關(guān)。本實驗選取肌肉比較豐富的雙側(cè)臀部及雙側(cè)肩胛部制作創(chuàng)面，雷管所含的TNT量不變，主要通過改變雷管與豬皮膚之間的距離制造爆炸傷。為使本實驗誤差降到最低采取的主要措施包括：①由專業(yè)麻醉醫(yī)師麻醉動物，使麻醉可靠；②精確圓規(guī)測量雷管至皮膚的距離；③致傷架固定雷管，使雷管固定確切，防止傾斜或移位；④雷管固定后及時引爆，各雷管依次固定、引爆，防止各雷管之間相互影響；⑤足夠的實驗人員，以最短的時間完成爆炸模型，每頭豬控制在15～20 min，減少創(chuàng)面在環(huán)境中的暴露。理想的動物模型應(yīng)該具備以下5點(diǎn)：①各個創(chuàng)面損傷較重，面積較大，污染明顯；②各個創(chuàng)面損傷程度基本相當(dāng)(范圍、深度及污染程度等)；③僅傷及皮膚軟組織結(jié)構(gòu)，不傷及深部肌肉骨骼及內(nèi)臟器官，建模后動物均存活良好；④新鮮海水(海水放置時間<12 h)；⑤選擇與人的皮膚軟組織結(jié)構(gòu)相近的4～6個月齡的實驗用小型白豬。在建立海水浸泡模型時要關(guān)注海水的特殊環(huán)境對機(jī)體的影響，特別是在冬季建立海水浸泡模型時，低溫海水對機(jī)體的影響，因為動物很容易因持續(xù)低體溫而死亡。本實驗建立的豬皮膚軟組織海水浸泡爆炸傷模型，各創(chuàng)面在面積、深度、污染度等方面較一致，建模后動物均存活良好，比較符合實驗要求。

圖1 爆炸致皮膚肌肉組織大面積缺損圖2 大體觀察大面積肺梗死圖3 病理結(jié)果為出血性肺栓塞(HE ×10)圖4 炸后即刻創(chuàng)面圖5 海水浸泡后創(chuàng)面圖6 清創(chuàng)后創(chuàng)面

Fig1 Large defects of skin muscle tissue caused by explosion.Fig2 General observation of large pulmonary infarction.Fig3 Hemorrhagic pulmonary embolism (HE ×10).Fig4 Immediate wound after explosion.Fig5 Wound after seawater immersion.

Fig6 Wound after debridement.

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Establishmentofanimalmodelforseawaterimmersionexplosioninjuryinswinesofttissue

LIANGXian-ping,SHIBing,ZHANGChen,etal.

(DepartmentofPlasticSurgery,No309HospitalofPLA,Beijing100091,China)

ObjectiveTo establish the animal model for seawater immersion explosion injury in swine soft tissue.MethodsEight experimental miniature swine were selected for the experiment, 3 of them died in the preliminary experiment and the other 5 were used. The explosion injury wound models were established with detonators on bilateral shoulders and hips (4 positions). All the wounds involved full-thickness skin, adipose layer and muscle except for the bone.ResultsWhen the detonators were placed 0 centimeter away from big skin, the wounds were large and much more blood was lost with adjacent limbs fractures and muscle defects. After being immersed in seawater for 6 hours, this pig was dead of multi-organ injuries and hemorrhagic shock; when the detonators were placed 1.0 centimeter away from skin, the wounds in shoulders met the requirements in range and depth, but combining the lung injury. After being immersed in seawater for 32 hours, this pig was dead of massive pulmonary embolism; when the distance between the detonators and skin was 1.5 centimeters, the wounds in shoulders and hips met the requirements in range and depth. This model showed well in repeatability. However, after being immersed in seawater for 10 hours, the pig was dead of sustained hypothermia. The way of seawater immersion was changed at once, only the wounds were immersed in seawater for an hour, and the pig survived.ConclusionTo establish the ideal model, the distance between the detonators and the skin should be 1.5 centimeters. Under such conditions, the pig survived and the wounds were good in repeatability and ideal for the experiment.

Seawater immersion； Hemorrhagic shock； Massive pulmonary embolism； Hypothermia

100091 北京，解放軍第三〇九醫(yī)院 整形外科(梁獻(xiàn)平，石 冰，孫菁菁，楊 芬，黎 立，史迎昌)；大連大學(xué)附屬新華醫(yī)院 整形外科(張 晨，馬永奇)

梁獻(xiàn)平(1981-)，女，河北邯鄲人，碩士研究生.

石 冰，100091，解放軍第三〇九醫(yī)院 整形外科，電子信箱：shiibing610@sohu.com

10.3969/j.issn.1673-7040.2014.08.021

R-322

A

1673-7040(2014)08-0510-03

2014-03-17)